电力电子装置设计与制作

I电气与电子信息工程学院《电力电子装置设计与制作》课程设计报告名称：开关直流降压电源（BUCK）设计专业名称：电气工程及其自动化班级：11级电气工程及其自动化（一）班学号：201140220121姓名：方革指导教师：南光群张智泉设计时间：2014年12月8日——12月19日设计地点：K2-306及K2-414实验室开关电源装置设计与制作报告成绩评定表姓名方革学号201140220121专业班级11级电气工程及其自动化（一）班题目：开关直流降压电源14-9V（BUCK）设计答辩记录：(1)续流二极管的确定？答：根据Buck变换器的工作原理，开关截止时，续流二极管导通，电感储能转化为电能，二极管起到续流作用，二极管正向额定电流需大于负载电流，耐压值大于输入电压，同时为了使截止到导通时间尽量短，选择超快恢复二极管，根据本设计的要求，选择正向电流不小于1A的超快恢复二极管。此处选择FR107，最大恢复时间为500ns。(2)简述开关管选型的原则。答：开关管的选择要综合考虑各个参数对电路性能的影响。首先要计算出变换器电路中开关管的峰值电压和峰值电流，同时为了保证电路的可靠性，要采用降额设计，不同环境下的降额设计要求不同，在此基础上确定所要选择的开关管的最小额定电压和额定电流。为了提高电路效率，在此基础上选择导通电阻小，开关速度快的管子，同时考虑环境噪声的大小，选择阙值电压合适的管子。成绩评定及依据：1.考勤情况（20%）：2.实物制作（30%）：3.设计答辩（20%）4.设计报告（完成情况、报告规范性等情况30%）：最终评定成绩（以分数和优、良、中、及格、不及格评定）：指导教师签字：《电力电子装置设计与制作》课程设计任务书2014～2015学年第一学期学生姓名：方革专业班级：11级电气工程及其自动化一班指导教师：张智泉南光群工作部门：电气与电子信息工程学院一、课程设计题目：电力电子装置设计与制作二、课程设计内容根据题目选择合适的输入输出电压进行电路设计，在Protel或OrCAD软件上进行原理图绘制；满足设计要求后，再进行硬件制作和调试。如实验结果不满足要求，则修改设计，直到满足要求为止。设计题目选：题目一：开关直流降压电源（BUCK）设计主要技术指标：1）输入交流电压220V（可省略此环节）。2）输入直流电压在8-18V之间。3）输出直流电压5-16V，输出电压纹波小于2%。4）输出电流1A。5）采用脉宽调制PWM电路控制。三、进度安排序号名称时间1下发设计任务书，布置设计任务和设计要求、设计时间安排。一天2掌握锯齿波产生电路、电压反馈电路、控制电路的工作原理一天3掌握稳压电源电路工作原理半天4绘出原理框图以及各部分电路的详细连接图一天5学会借用电子线路CAD正确绘制电路图；一天6掌握焊接技术以及MOSFET、二极管、三极管等器件的检测方法半天7掌握电路的安装与调试一天8根据直流稳压电源电路的工作原理设计电路图一天9了解电子电路板的制作过程半天10学习电路原理图及印制电路板图的读图方法半天11掌握稳压开关电源的检测与调试一天12书写课程设计报告一天四、基本要求1、独立设计原理图各部分电路的设计；2、制作硬件实物，演示设计与调试的结果。3、写出课程设计报告。内容包括电路图、工作原理、实际测量波形、调试分析、测量精度、结论和体会。4、写出设计报告：不少于3000字，统一复印封面并用Ａ4纸写出报告。○1封面、课程设计任务书○2摘要，关键词（中英文）○3方案选择，方案论证○4系统功能及原理。（系统组成框图、电路原理图）○5各模块的功能，原理，器件选择○6实验结果以及分析○7设计小结○8附录---参考文献目录1.概述及其方案选择....................................................................................................11.1基本要求...........................................................................................................................11.2方案设计...........................................................................................................................12.系统功能及原理........................................................................................................22.1系统总体框图及电路原理图...........................................................................................22.2基本电路...........................................................................................................................22.3主电路.............................................................................................................................32.4控制电路...........................................................................................................................43.各模块原理及器件选择............................................................................................43.1电源管理芯片...................................................................................................................43.1.1TL494芯片主要特征............................................................................................53.1.2TL494工作原理简述...........................................................................................53.1.3TL494脉冲控制...................................................................................................53.2Buck变换器.....................................................................................................................63.2.1Buck变换器工作原理.........................................................................................73.2.2Buck变换器的参数计算.....................................................................................73.3MOSFET的选择.................................................................................................................93.4输出电路...........................................................................................................................94.实验结果及其分析..................................................................................................104.1实验调试.........................................................................................................................104.1.1整体电路检查.....................................................................................................104.1.2输出电压反馈回路的检测.................................................................................104.1.3驱动电路的检测.................................................................................................114.2实验结果.........................................................................................................................124.3实物照片.........................................................................................................................125.设计小结..................................................................................................................131开关直流降压电源（BUCK）1.概述及其方案选择开关电源是利用现代电子电力技术控制功率器件（MOSFET、三极管等）的导通和关断时间来稳定输出电压的一种稳压电源，具有转换效率高，体积小，重量轻，控制精度高等优点。开关电源与传统线性电源相比有以下区别：1）开关电源是直流电转变为高频脉冲电流，将电能储存到电感、电容元件中，利用电感、电容的特性将电能按预定的要求释放出来来改变输出电压或电流的；线性电源没有高频脉冲和储存元件，它利用元器件线性特性在负载变化时瞬间反馈控制输入达到稳定电压和电流的。2）开关电源可以降压，也可以升压；线性电源只能降压。3）开关电源效率高；线性电源效率低。4）线性电源控制速度快，波纹小；开关电源波纹大。1.1基本要求输入直流10V，输出8V；开关振荡频率23.4KHz。1.2方案设计采用MOSFET作为功率转换元件，MOSFET具有压降小，输入电